Application of the correlation analysis mathematical apparatus for determination the lead–acid batteries management and status control minimum diagnosis

Abstract

The subject matter of the article is the lead–acid batteries carrier and management.The goal of the study is the development of a methodology for assessing the lead–acid batteries’ parameters and to provide recommendations for their long–term management and carrier in the army operation. The tasks to be solved are: on the basis of the lead–acid batteries operation experience to define a set of diagnostic parameters on which it is possible to draw a conclusion about the technical state of a battery and change of its electric, operational and design properties; to determine the correlations between the properties of the battery and make their assessment based on the established criteria; to build a diagnostic graph–model of causal relationships of a battery’s parameters in the form of a correlation galaxy; to justify the lead–acid batteries carrier and management minimum diagnosis which can be carried out during their life cycle management та status control under the lack of time. General scientific and special methods of scientific knowledge are used. The following results were obtained: The set of diagnostic parameters to assess the battery technical state was determinated. Statistical data processing using the mathematical apparatus of correlation analysis was done. The diagnostic graph model of a lead–acid battery in the form of a correlation galaxy was constructed. The lead–acid batteries carrier and management minimum diagnosis during the life cycle was determined. Conclusions. Analysis of the experience of the lead–acid batteries operation determines a set of diagnostic parameters, which can be used to draw a conclusion about the technical state of a battery and change of its electric,operational and design properties. As generalized diagnostic parameters of the battery technical state can be considered the State of Health and the State of charge. Statistical data processing using the mathematical apparatus of correlation analysis allows to determine the causal and dependencies between the battery’s parameters and make their assessment based on the established criteria. Presentation of generalized results in the form of a correlation galaxy makes it possible to build a diagnostic graph–model of battery in the form of a correlation galaxy. Control of the SoC and SoH of the lead–acid battery will ensure the monitoring of the remaining charge, as well as the issuance of a warning about the need to replace the battery. A promising direction in the development of battery operation can be considered the development of battery–powered trackers – software and hardware devices capable of caring for battery care and battery management.

Предметом вивчення в статті є оцінка термінів служби та планування технічного обслуговування при експлуатації свинцево–кислотних акумуляторних батарей (АБ). Метою дослiдження є розробка методики оцінки параметрів АБ та термінів їх служби для надання рекомендації по довгостроковому плануванню технічного обслуговування та заміни батарей при експлуатації у військах. Завдання дослідження: на основі досвіду експлуатації АБ визначити множину діагностичних параметрів, за якими можна зробити висновок про технічний стан АБ та зміну її електричних, експлуатаційних та конструкційних характеристик; визначити кореляційні залежності між параметрами АБ і зробити їх оцінку, виходячи з встановлених критеріїв; побудувати діагностичну граф–модель АБ у вигляді кореляційної плеяди; обґрунтувати мінімальне діагностування АБ, що може проводиться в процесі їх життєвого циклу з урахуванням наявного дефіциту часу. Методологічною основою дослідження стали загальнонаукові та спеціальні методи наукового пізнання. Отримані наступні результати: Визначено набір діагностичних параметрів для оцінки технічного стану акумуляторної батареї. Проведена статистична обробка даних з використанням математичного апарату кореляційного аналізу. Побудована діагностична граф–модель свинцево–кислотного акумулятора у вигляді кореляційної плеяди. Визначено обсяг мінімального діагностування батареї для оцінки технічного стану та терміну свинцево–кислотних акумуляторів протягом їх життєвого циклу. Висновки. Аналіз досвіду експлуатації АБ визначає множину діагностичних параметрів, за якими можна зробити висновок про технічний стан батареї та зміну її електричних, експлуатаційних та конструкційних характеристик. Узагальненими діагностичними параметрами технічного стану АБ можна вважати ступінь “здоров'я” акумулятора SoH та ступінь зарядженості SoC. Статистична обробка даних з використанням математичного апарату кореляційного аналізу дозволяє визначити причинно-наслідкові залежності між параметрами АБ і зробити їх оцінку, виходячи з встановлених критеріїв. Подання узагальнених результатів у вигляді кореляційної плеяди дає можливість побудувати діагностичну граф–модель АБ у вигляді кореляційної плеяди. Контроль SoC та SoH свинцево–кислотної батареї забезпечить моніторинг залишку заряду, а також видачу попередження про необхідність заміни батареї. Перспективним напрямом у розвитку експлуатації АБ можна вважати розробку акумуляторних треккeрів – апаратних приладів, здатних аналізувати динаміку змін їх електричних характеристик та оцінку терміну служби.